氧化鋯復(fù)合鋯粉培訓(xùn)材料分析解析

培訓(xùn)紀(jì)律1、手機(jī)調(diào)成震動(dòng)或者關(guān)機(jī)狀態(tài)。

2、不能大聲喧嘩、交頭接耳。

3、上課集中精神，坐姿正確，不能做與培訓(xùn)無(wú)關(guān)的事件。

4、培訓(xùn)是公司送給每個(gè)員工最好的禮物，所以希望大家認(rèn)真聽(tīng)講。第1頁(yè)/共38頁(yè)第一頁(yè)，共39頁(yè)。主要內(nèi)容1市場(chǎng)需求2發(fā)展趨勢(shì)分析3生產(chǎn)技術(shù)方案4國(guó)內(nèi)粉體知名制造廠家介紹第2頁(yè)/共38頁(yè)第二頁(yè)，共39頁(yè)。市場(chǎng)需求1市場(chǎng)需求分析1.1產(chǎn)品定義氧化鋯（ZrO?）為白色無(wú)定型重質(zhì)粉末，其晶體有多種變體，白色粉末為單斜晶系，無(wú)臭無(wú)味，氧化鋯（ZrO?）是多晶型氧化物，有三種同素異形結(jié)構(gòu)，即單斜結(jié)構(gòu)（m相）、四方結(jié)構(gòu)（t相）、立方結(jié)構(gòu)（c相）。第3頁(yè)/共38頁(yè)第三頁(yè)，共39頁(yè)。ZrO?四方相與單斜相之間的轉(zhuǎn)變是馬氏體相變，由于四方相轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡毕鄷r(shí)有3-5%的體積膨脹和7-8%的切應(yīng)變，因此，純ZrO?制品往往在生產(chǎn)過(guò)程（從高溫到室溫的冷卻過(guò)程）中會(huì)發(fā)生t--ZrO?轉(zhuǎn)變?yōu)閙--ZrO?的相變，并伴隨體積的變化而產(chǎn)生裂痕，甚至斷裂，因此無(wú)多大的工程價(jià)值。在ZrO?中添加Y2O2、CaO（氧化鈣）、Al2O3（氧化鋁）、CeO2（二氧化鈰）等氧化物作為穩(wěn)定劑，使之與ZrO?形成固溶體或復(fù)合體，改變晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可形成亞穩(wěn)的四方相或立方相，起到穩(wěn)定的作用。第4頁(yè)/共38頁(yè)第四頁(yè)，共39頁(yè)。1.2產(chǎn)品用途及研究應(yīng)用情況

高純超細(xì)釔穩(wěn)定復(fù)合氧化鋯粉體是制作氧化鋯特種陶瓷、高級(jí)耐火材料、光通訊器件、新能源材料的基礎(chǔ)原料，隨著科學(xué)技術(shù)、材料工業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，特種陶瓷以金屬和其他材料不可比擬的耐高溫、耐腐蝕、耐磨性能和獨(dú)特的電性能而被廣泛應(yīng)用于航天軍工、機(jī)械工程、通訊、電子、汽車(chē)、冶金、能源、生物等領(lǐng)域，是工業(yè)技術(shù)特別是尖端技術(shù)中不可缺少的關(guān)鍵材料，代表著現(xiàn)代材料發(fā)展的主要方向。作為氧化鋯陶瓷的主要原材料，高純超細(xì)復(fù)合氧化鋯粉的應(yīng)用亦隨著應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大而擴(kuò)大。第5頁(yè)/共38頁(yè)第五頁(yè)，共39頁(yè)。在航天軍工領(lǐng)域，由于復(fù)合氧化鋯具有極高的熔點(diǎn)、極好的耐磨性能，是航天飛機(jī)外殼的隔熱瓦、火箭及導(dǎo)彈雷達(dá)保護(hù)罩、坦克裝甲等的主要原材料。

在機(jī)械工程領(lǐng)域，傳統(tǒng)的金屬材料有不耐高溫、不耐磨損、易生銹的缺點(diǎn)，已經(jīng)大量被現(xiàn)代氧化鋯陶瓷取代，比如閥門(mén)、切削工具、缸套、磨介、攪拌棒、軸承等。

在通訊領(lǐng)域，由于氧化鋯陶瓷的特殊光性能和電性能，在一些新興的行業(yè)也逐漸成為主角，如光通訊中重要的元件光纖連接器，原來(lái)使用的金屬和塑料，光損耗大，使用壽命短，現(xiàn)在已基本被氧化鋯陶瓷所取代。

第6頁(yè)/共38頁(yè)第六頁(yè)，共39頁(yè)。

在電子領(lǐng)域，集成電路基板、電容、電阻等主要電子元器件中，氧化鋯陶瓷也被廣泛使用。在汽車(chē)行業(yè)，由于尾氣排放要求的提高，目前幾乎所有的汽車(chē)都要求安裝氧傳感器，以節(jié)約燃料和控制汽車(chē)尾氣污染。汽車(chē)用氧傳感器

90%以上為復(fù)合氧化鋯制作；另外，汽車(chē)零部件中的火花塞、氣門(mén)、觸媒等部分使用氧化鋯制作。

第7頁(yè)/共38頁(yè)第七頁(yè)，共39頁(yè)。在冶金領(lǐng)域，高溫設(shè)備的爐膛、爐管、爐襯等必須采用氧化鋯陶瓷材料制作。

在能源材料方面，氧化鋯材料制作的固體燃料電池，具有體積小、能源轉(zhuǎn)化高的特點(diǎn)，有大量替代傳統(tǒng)燃料電池的趨勢(shì)。

在生物材料方面，由于氧化鋯材料制作的人工關(guān)節(jié)、牙齒、骨修復(fù)材料等生物醫(yī)學(xué)材料與人體具有較好的生物相容性，在臨床上也大量使用。我國(guó)人口眾多，對(duì)陶瓷生物醫(yī)學(xué)材料有著巨大的需求。第8頁(yè)/共38頁(yè)第八頁(yè)，共39頁(yè)。

除了在上述領(lǐng)域之外，氧化鋯陶瓷在其他領(lǐng)域也得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

氧化鋯陶瓷制作的日用產(chǎn)品具有環(huán)保、不生銹、美觀、耐用的特點(diǎn)，目前已經(jīng)大量使用，如“永不磨損”雷達(dá)表的表殼、“吉列”刀片等；還有，目前在歐美已興起“綠色廚房革命”浪潮，廚房使用的金屬刀具將逐步被氧化鋯陶瓷刀具取代；另外，氧化鋯材料制作的推剪刀片也在畜牧業(yè)中廣泛使用。第9頁(yè)/共38頁(yè)第九頁(yè)，共39頁(yè)。1.3特種陶瓷發(fā)展?fàn)顩r特種陶瓷一般分為結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷，有的還分為陶瓷涂層及陶瓷復(fù)合材料等。結(jié)構(gòu)陶瓷主要是利用其耐高溫、高強(qiáng)度、耐磨的性能，應(yīng)用于熱機(jī)部件、耐磨部件，例如刀具、軸承、密封環(huán)、閥門(mén)等，熱交換器、防彈材料及生物陶瓷等。第10頁(yè)/共38頁(yè)第十頁(yè)，共39頁(yè)。功能陶瓷主要是利用其電、磁、聲、光、熱學(xué)等功能特性，應(yīng)用于絕緣子，集成電路的基片，電容器，壓電和鐵電及敏感元件等。隨著科學(xué)技術(shù)、材料工業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，特種陶瓷材料以金屬和其他材料不可比擬的耐高溫、耐腐蝕、耐磨性能和獨(dú)特的電性能而被廣泛應(yīng)用于電子、通訊、航空航天、國(guó)防、能源、生物、化工、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，是工業(yè)技術(shù)特別是尖端技術(shù)中不可缺少的關(guān)鍵材料，代表著現(xiàn)代材料發(fā)展的主要方向，因此受到世界各國(guó)的重視，競(jìng)相花巨資進(jìn)行研發(fā)。第11頁(yè)/共38頁(yè)第十一頁(yè)，共39頁(yè)。我國(guó)特種陶瓷的研究起步較早，是20世紀(jì)50-70年代為研發(fā)“兩彈一星”而起步的，主要是為核試驗(yàn)和航空航天配套開(kāi)發(fā)耐高溫、耐燒蝕的特種陶瓷材料。目前我國(guó)已形成了比較完整的特種陶瓷研發(fā)體系，部分理論已居世界領(lǐng)先地位，應(yīng)用重點(diǎn)也轉(zhuǎn)移到民用。近年來(lái)，我國(guó)已將特種陶瓷作為發(fā)展高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重點(diǎn)，在應(yīng)用基礎(chǔ)及產(chǎn)業(yè)化方面加大投入。

第12頁(yè)/共38頁(yè)第十二頁(yè)，共39頁(yè)。但與日、美等國(guó)相比，目前我國(guó)在特種陶瓷的應(yīng)用開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)水平和產(chǎn)業(yè)化等方面仍有明顯差距，影響我國(guó)特種陶瓷發(fā)展的最主要因素之一便是特種陶瓷粉體（原材料）的生產(chǎn)加工落后，體現(xiàn)在專(zhuān)用粉體生產(chǎn)缺乏，產(chǎn)量低，質(zhì)量穩(wěn)定性差，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性，因而目前許多生產(chǎn)線所需原材料必須從國(guó)外進(jìn)口，可以說(shuō)這是我國(guó)特種陶瓷發(fā)展的一個(gè)“瓶頸”，致使我國(guó)特種陶瓷、電子和新材料工業(yè)的發(fā)展受制于外國(guó)，更有可能危及我國(guó)的經(jīng)濟(jì)乃至國(guó)防安全。以光纖連接器為例，近年來(lái)，富士康、潮州三環(huán)等從國(guó)外引進(jìn)了二十條成套設(shè)備生產(chǎn)光纖連接器套管和插芯，僅是生產(chǎn)光線連接器領(lǐng)域2011年消耗的復(fù)合氧化鋯高達(dá)600多噸，基本依賴(lài)進(jìn)口。因此，我國(guó)“八五”、“九五”、“十五”、“十一五”、“十二五”計(jì)劃和國(guó)家863計(jì)劃一直支持氧化鋯超細(xì)粉體的研究開(kāi)發(fā)。第13頁(yè)/共38頁(yè)第十三頁(yè)，共39頁(yè)。1.4特種陶瓷市場(chǎng)需求情況

據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)研究，亞洲主宰世界特種陶瓷市場(chǎng)，日本明顯領(lǐng)先，美國(guó)、歐洲分屬第二、第三位，中國(guó)發(fā)展很快。世界特種陶瓷市場(chǎng)的實(shí)際增長(zhǎng)分布很不均勻，2000年日本占世界特種陶瓷市場(chǎng)的63%，2010年占56%。美國(guó)是世界特種陶瓷第二大生產(chǎn)國(guó)，進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，美國(guó)特種陶瓷市場(chǎng)呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)，2000年87億美元，2010年175億元，年均增長(zhǎng)率為9%。2010年占世界特種陶瓷市場(chǎng)的36%，僅次于日本。第14頁(yè)/共38頁(yè)第十四頁(yè)，共39頁(yè)。世界主要國(guó)家和地區(qū)特種陶瓷銷(xiāo)售額見(jiàn)表4-1世界主要國(guó)家和地區(qū)特種陶瓷銷(xiāo)售額表4-1金額單位：萬(wàn)美元資料來(lái)源：美國(guó)Business

Communications

Co.

Inc.

年份國(guó)家2000年2005年2010年年增長(zhǎng)率

（%）美國(guó)871342069日本1972513205歐洲18294710合計(jì)3024145738第15頁(yè)/共38頁(yè)第十五頁(yè)，共39頁(yè)。中國(guó)特種陶瓷市場(chǎng)需求巨大，發(fā)展迅速，市場(chǎng)前景廣闊，已經(jīng)迎來(lái)發(fā)展的黃金期。2010年我國(guó)特種陶瓷產(chǎn)品銷(xiāo)售額295億元，生產(chǎn)規(guī)模相當(dāng)于日本的1/7，美國(guó)的1/5，與歐洲相當(dāng)。據(jù)中國(guó)科學(xué)院預(yù)測(cè)，到“十二五”末期，我國(guó)特種陶瓷產(chǎn)品銷(xiāo)售額將達(dá)到450億元。第16頁(yè)/共38頁(yè)第十六頁(yè)，共39頁(yè)。1.5產(chǎn)品市場(chǎng)銷(xiāo)售預(yù)測(cè)高純超細(xì)釔穩(wěn)定復(fù)合氧化鋯粉體是氧化鋯特種陶瓷不可替代的一種主要原材料。根據(jù)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)司和中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)編寫(xiě)的《中國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》（2011年）《結(jié)構(gòu)陶瓷》一文中所載，在高技術(shù)陶瓷（即特種陶瓷）各種原材料中，氧化鋯所占份額為6-8%。以此為參照及從當(dāng)前市場(chǎng)價(jià)格情況來(lái)看（產(chǎn)品平均單價(jià)為12萬(wàn)元/噸左右），按2015年特種陶瓷需求450億元計(jì)，到2015年國(guó)內(nèi)復(fù)合氧化鋯的理論需求高達(dá)22500噸（按最低值計(jì)）。2010年國(guó)內(nèi)復(fù)合氧化鋯需求量大約在16000噸左右，而目前國(guó)內(nèi)復(fù)合氧化鋯年產(chǎn)量?jī)H約7000噸左右，且因質(zhì)量指標(biāo)與進(jìn)口產(chǎn)品差距較大而只能應(yīng)用于相對(duì)低端的工業(yè)領(lǐng)域。由此可見(jiàn)，該行業(yè)市場(chǎng)存在較大供給缺口，且這一情形還將隨特種陶瓷行業(yè)的快速發(fā)展而不斷擴(kuò)大，因此，高純超細(xì)釔穩(wěn)定復(fù)合氧化鋯粉體的行業(yè)市場(chǎng)潛力極大，且將保持著較高的年增長(zhǎng)率。

第17頁(yè)/共38頁(yè)第十七頁(yè)，共39頁(yè)。2發(fā)展趨勢(shì)分析隨著電子和新材料工業(yè)的發(fā)展，氧化鋯（ZrO?）作為電子陶瓷、功能陶瓷、結(jié)構(gòu)陶瓷和人造寶石的主要原料，在高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用日益擴(kuò)大。隨著電子工業(yè)的發(fā)展，對(duì)電子器件提出了微細(xì)化、高精度和高可靠性要求。為滿(mǎn)足這些要求，首先制作這些元器件的原材料必須具備純度高、顆粒微細(xì)的條件。為此，高純超細(xì)釔穩(wěn)定復(fù)合氧化鋯粉體的研制成為各國(guó)研究和開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。第18頁(yè)/共38頁(yè)第十八頁(yè)，共39頁(yè)。2.1高純超細(xì)氧化鋯（ZrO?）為更好地發(fā)揮氧化鋯（ZrO?）原來(lái)所具有的功能，通過(guò)精制提高其純度，把影響其功能或?qū)κ褂脳l件起副作用的離子除去是必要的，這對(duì)傳感元件的精確度和可靠性將起決定作用。因此，高純超細(xì)氧化鋯（ZrO?）的研究與開(kāi)發(fā)成為國(guó)內(nèi)外的熱門(mén)課題，也是我國(guó)“九五”、“十五”、“十一五”規(guī)劃重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目之一。第19頁(yè)/共38頁(yè)第十九頁(yè)，共39頁(yè)。2.2復(fù)合納米氧化鋯（ZrO?）粉體的開(kāi)發(fā)隨著功能陶瓷和結(jié)構(gòu)陶瓷等新材料工業(yè)的發(fā)展，對(duì)復(fù)合型超細(xì)及納米級(jí)氧化鋯（ZrO?）的需求量將迅速增加，日本和美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。第20頁(yè)/共38頁(yè)第二十頁(yè)，共39頁(yè)。目前人們較熟悉的有ZrO?-Y2O3、ZrO?-CaO、ZrO?-MgO等被稱(chēng)之為穩(wěn)定（FSZ）或半穩(wěn)定（PSZ）ZrO?，以及復(fù)合超微粉體的制備。例如由（PZT）微粉、纖維與聚合物復(fù)合而成的0-3型和1-3型材料，可使水聲探測(cè)器和醫(yī)學(xué)超聲探測(cè)器的靈敏度提高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。在Y2O3穩(wěn)定的ZrO?微粉中加入20%Al2O3，制成的陶瓷材料的超塑性達(dá)200%～500%?？梢灶A(yù)見(jiàn)，由于物質(zhì)的超微化，其表面電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生了宏觀物體所不具有的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，使超微粉與常規(guī)顆粒材料相比具有一系列優(yōu)異的電、磁、光、力學(xué)和化學(xué)等宏觀特性，從而使其作為新型材料在電子、航天、航空、冶金、化工、生物和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。第21頁(yè)/共38頁(yè)第二十一頁(yè)，共39頁(yè)。3生產(chǎn)技術(shù)方案

3.1生產(chǎn)工藝流程（另附圖）第22頁(yè)/共38頁(yè)第二十二頁(yè)，共39頁(yè)。烘干壓濾煅燒四方粉Zr02氫氧化鋯Zr(0H)4.nH20煅燒洗滌氧化釔Y20330萬(wàn)左右/噸氨水NH3.H20濕法反應(yīng)氯氧化鋯Zr0cl2.8H202萬(wàn)左右/噸第23頁(yè)/共38頁(yè)第二十三頁(yè)，共39頁(yè)。球磨、造粒煅燒粉鋼模壓制結(jié)構(gòu)件造粒粉干式等靜壓柱型磨介結(jié)構(gòu)件濕式等靜壓球磨磨介燒結(jié)超細(xì)氣流粉第24頁(yè)/共38頁(yè)第二十四頁(yè)，共39頁(yè)。煅燒爐第25頁(yè)/共38頁(yè)第二十五頁(yè)，共39頁(yè)。煅燒爐第26頁(yè)/共38頁(yè)第二十六頁(yè)，共39頁(yè)。煅燒爐第27頁(yè)/共38頁(yè)第二十七頁(yè)，共39頁(yè)?？刂乒竦?8頁(yè)/共38頁(yè)第二十八頁(yè)，共39頁(yè)。氧化鋯粉

單斜粉四方相氣流粉四方相造粒粉立方相氣流粉立方相造粒粉增韌氧化鋁粉第29頁(yè)/共38頁(yè)第二十九頁(yè)，共39頁(yè)。3.2生產(chǎn)工藝說(shuō)明一種復(fù)合氧化鋯粉體的制備方法，其特征是依次有原料預(yù)處理、通過(guò)中和共沉淀生成氫氧化鋯，共沉淀過(guò)程PH值保持在9.0～9.3、經(jīng)過(guò)洗滌與壓濾洗出產(chǎn)品中的雜質(zhì)、一次穩(wěn)定化、粉磨均衡化、二次穩(wěn)定化和粉碎工序。第30頁(yè)/共38頁(yè)第三十頁(yè)，共39頁(yè)。1、原料預(yù)處理工序：按照設(shè)定的重量比將氯氧化鋯、穩(wěn)定劑氧化釔、鋁劑和純水投入攪拌器中，加熱至溫度為50～80℃，攪拌至完全溶解成均勻的混合液，然后真空過(guò)濾，再將濾液泵送至計(jì)量槽中備用。此外，將液氨配制成設(shè)定濃度（7.8-8.0%）的稀氨水，備用。第31頁(yè)/共38頁(yè)第三十一頁(yè)，共39頁(yè)。2、中和共沉淀工序：先將純水注入反應(yīng)槽中，至攪拌槳能攪拌到為至，然后按照設(shè)定的重量比投入沉淀劑、稀氨水和易電離長(zhǎng)鏈型有機(jī)分散劑，調(diào)節(jié)pH值為9.0-9.3，再邊攪拌邊同時(shí)滴入原料預(yù)處理工序中制得的鋯釔混合液和稀氨水，調(diào)節(jié)稀氨水滴入量，控制pH值恒定為9.0-9.3，反應(yīng)結(jié)束后，繼續(xù)攪拌0.5～1小時(shí)，直至完全中和，制得共沉淀產(chǎn)物氫氧化鋯。ZrOCl2?8H2O+2NH3?H2O—Zr(OH)4+7H2O+2NH4Cl第32頁(yè)/共38頁(yè)第三十二頁(yè)，共39頁(yè)。3、洗滌與壓濾工序：使用純凈的去離子水洗滌制得的氫氧化鋯，然后進(jìn)行壓濾操作，洗滌與壓濾反復(fù)進(jìn)行3～5次，直至制得含氫氧化鋯總量為20～25